Norm Kadro Uygulamaları

Angelo et al. (2009) estudaram numericamente a influência dos elementos interiores à caixa de roda na aerodinâmica de um veículo de passeio. Para tal os autores utilizaram um modelo de um quarto da geometria do automóvel (apenas a região frontal próxima à roda dianteira esquerda) e um domínio de cálculo próximo a essa geometria. Eles concluíram que a maior parcela da força arrasto é proveniente da carroceria, como esperavam, e que pneu, roda e caixa de roda representaram juntos 16.3 % dessa força. Entretanto os autores observaram que os elementos internos à caixa de roda representaram apenas 0.4 % da resistência ao escoamento. Não fizeram um estudo sobre a influência da parte traseira da geometria do veículo nesses resultados.

Buscariolo (2009) realizou a simulação numérica para avaliar os efeitos de diferentes tipos de piso de tuneis de vento no coeficiente de arrasto de uma caminhonete pequena. O autor testou três tamanhos de elementos triangulares na superfície do veículo: 5, 10 e 20 mm, obteve praticamente os mesmos resultados com os dois primeiros e por questão de velocidade de processamento decidiu usar 10 mm. Buscariolo (2009, p. 69) utilizou 7 camadas de prismas na superfície da caminhonete, mas não especificou o tamanho ou método de geração. O modelo do veículo contempla detalhes da geometria do motor. A malha escolhida tem 8.3 milhões de elementos (tetraedros e prismas) e demorou aproximadamente 15.5 h para rodar 3300 iterações em 32 processadores. Os tipos de piso testados foram: estático (como o túnel

de vento utilizado no teste experimental), plataforma elevada e esteira rolante. Uma diferença de apenas 0.25% entre o coeficiente de arrasto medido experimentalmente e a simulação com o piso estático foi obtida validando assim o modelo. Tanto com a plataforma elevada quanto com a esteira rolante o coeficiente de arrasto diminuiu em relação ao piso estático, sendo o decréscimo mais significativo para o segundo caso.

Figura 2-1: Resultados dos coeficientes de arrasto em função do tamanho da aresta dos triângulos na superfície do veículo obtidos por Buscariolo (2009, p. 78).

Figura 2-2: Resultados do coeficiente de arrasto em função do tipo de piso do túnel de vento utilizado nas simulações realizadas por Buscariolo (2009, p. 105).

Carregari (2006) fez simulações numéricas e estudos experimentais de um modelo de um ônibus de passageiro com o objetivo de investigar a variação do coeficiente de arrasto e da força lateral com o ângulo de guinada , além do perfil de pressão na superfície do veículo. Os testes experimentais foram realizados num túnel de vento com o piso estático com um modelo em escala de 1:17.5 com dimensões de comprimento, altura e largura respectivamente de 755 mm, 208 mm e 155 mm. O pesquisador estudou também o efeito da camada limite formada pelo piso estático do túnel de vento, calculou sua espessura com a equação de Blasius e obteve 2.53 mm como resultado. Para garantir que a camada limite não influenciaria o autor elevou o modelo 10 mm em relação ao piso. Carregari (2006, p. 63) não observou variação significativa nos resultados entre o modelo encostado no chão e elevado, contrariando referências que cita. Ele variou o ângulo  entre -10° e 10° com um passo de 2°, fez 5 séries de medições em cada ângulo e tirou a média delas, gerando as curvas representadas na Figura 2-3 e na Figura 2-4. As diferenças entre os resultados numéricos e experimentais obtidos nessas curvas foram atribuídas à discretização da malha, modelo de

turbulência, ausência de perturbações externas e incertezas nas medições experimentais. No decorrer das análises Carregari (2006, p. 61) percebeu que o modelo não estava perfeitamente alinhado com o escoamento, o que explica a defasagem em 2° entre a curva experimental e a computacional.

Figura 2-3: Resultados numéricos e experimentais dos coeficientes de arrasto em função do ângulo de guinada, com o veículo encostado no piso, obtidos por Carregari (2006, p. 62)

Entretanto, os resultados computacionais e experimentais do coeficiente de força lateral e do perfil de pressões na superfície do veículo concordaram melhor que os de coeficiente de arrasto.

Figura 2-4: Resultados numéricos e experimentais dos coeficientes de força lateral em função do ângulo de guinada, com o veículo encostado no piso, obtidos por Carregari (2006, p. 65)

Figura 2-5: Resultados numéricos e experimentais dos coeficientes de pressão, com  = 0°, obtidos por Carregari (2006, p. 81)

Além disso, Carregari (2006, p. 67) realizou testes experimentais de visualização do escoamento com o auxílio de fios de lã (“tufs”) e de um composto de dióxido de titânio e pode identificar zonas de separação e recirculação.

Figura 2-6: Visualização do escoamento obtida por fios de lã (“tufs”) realizada por Carregari (β006, p. 69) para = 0°.

Figura 2-7: Visualização do escoamento obtida com um composto de dióxido de titânio, para  = 0° realizada por Carregari (2006, p. 73).

Korkischko (2006) realizou testes experimentais e simulações numéricas do escoamento ao redor do modelo automobilístico corpo de Ahmed. Os testes foram realizados num canal de água circulante com um modelo numa escala de 36 % do original. Desses testes foram obtidos o coeficiente de arrasto (corrigido para eliminar o efeito de blocagem do canal) e a visualização do escoamento através de velocimetria por imagens de partículas (conhecida também pela sigla em inglês PIV – Particle Image Velocimetry). Nas simulações numéricas o autor comparou os resultados quando empregados três diferentes modelos de turbulência: k- padrão, k- SST e Spalart-Allmaras no software Ansys Fluent. Um domínio de dimensões 12L x 4L x 3L (comprimento x largura x altura) foi utilizado, com L sendo o comprimento do corpo de Ahmed igual a 1044 mm, e o posicionou elevado a 50 mm do piso. O modelo numérico possuía somente elementos tetraédricos que totalizaram aproximadamente 1,5

milhão. Também foram comparadas as parcelas do arrasto devido à pressão e à viscosidade obtidas por Ahmed com os modelos de turbulência. Os resultados do coeficiente de arrasto são apresentados na Tabela 2-1 e da decomposição dessa força na Tabela 2-2.

Tabela 2-1: Compilação dos resultados obtidos por Korkischko (2006) para os coeficientes de arrasto do Corpo de Ahmed

Ahmed

(Referência) Experimental k-w padrão k-w SST

Spalart- Allmaras

0.378 0.383 1.618 0.384 0.404

Tabela 2-2: Decomposição do arrasto em parcelas devido à pressão e à viscosidade obtida por Korkischko (2006, p. 78)

Ahmed k-w padrão k-w SST _Allmaras Spalart-

Pressão 85 94.7 86.6 84.1

Viscosidade 15 5.3 13.4 15.9

Figura 2-8: Domínio numérico utilizado por Korkischko (2006, p. 75)